Đề tài Thiết kế bể SBR

Bể SBR Các thông số thiết kế bể SBR -công suất thiết kế : Q = 60 m3/ngđ. - BOD5 = 167,04 mg/l. - TSS = 107,14 Các thông số đầu ra : (loại A QCVN 14/ 2008) BOD5 £ 20 mg/l. TSS £ 50 mg/l Các thông số thiết kế : -nồng độ bùn hoạt tính ở đầu vào của bể X0 =0. - thời gian lưu bùn (tuổi của bùn ) c=10 – 30 ngày, chọn 10 ngày. (nguồn :) - tỷ số F/M = 0,05-0,3 ngày-1 - nồng độ bùn hoạt tính lơ lửng trong bể : X=2000 – 5000 mg/l, chọn X=3500 mg/l. - độ tro của cặn : Z= 0,3 mg/mg. - chỉ số thể tích bùn : SVI = 150 ml/g - BOD5 = 0,65COD - tỷ số MLVSS:MLSS= 0,68 - nhiệt độ nước thải : t= 25oC - nồng độ cặn lắng trung bình dưới đáy bể XS=10000mg/l. Chất lơ lửng trong nước thải đầu ra chứa 20mg/l cặn sinh học và 65% chất có khã năng phân hủy sinh học. Thời gian hoạt động và kích thước bể : Thời gian sục khí : Với: , (nguồn: [7]) a: lưu lượng bùn hoạt tính ,g/l . : độ tro bùn hoạt tính, 0,2-0,3, chọn 0,3 So và S: nồng độ BOD vào và ra khỏi bể . KT: hệ số tính đến ảnh hưởng nhiệt độ đối với quy trình xử lý . T: nhiệt độ trung bình nước thải, oC Tổng thời gian của một chu kỳ hoạt động T = tF + tA + tS + tD + t1= 2 + 1,5 + 0,5 + 0,5 = 4,5h Với : Thời gian làm đầy : tF = 2h. Thời gian phản ứng : tA = 1,5h. Thời gian lắng: tS = 0,5h. Thời gian rút nước: tD = 0,5h. Thời gian pha chờ : t1 = 0, (nguồn: [15]) Chọn SBR gồm 2 đơn nguyên, khi đơn nguyên này làm đầy thì đơn nguyên kia đang phản ứng. Số chu kì của một đơn nguyên trong một n = » 5 (chu kì/ đơn nguyên.) tổng số chu kì làm đầy trong một ngày N = 2 x n = 2 x 5 = 10 (chu kì/ngày) Thể tích bể làm đầy trong một chu kì. VF = = 6 (m3) Hàm lượng chất lơ lửng trong thể tích bùn lắng Xs = == 6666,67 (mg/l) Xét sự cân bằng khối lượng VTxX = VSxXS à == = 0,525 Cần cung cấp thêm 20% chất lỏng phía trên để bùn k bị rút theo khi rút nước 0,525x1,2=0,63 à=1 – 0,63 =0,37 chọn = 0,3 Thể tích của bể SBR: VT = = = 20 m3 Chọn : - chiều cao của bể, H = 2,5 m - chiều cao bảo vệ bể , hbv = 0,3 m Chiều cao xây dựng bể Hxd = H + hbv = 2,5 + 0,3 = 2,8 m Diện tích của bể S == 8 m2 Vậy kích thước của bể SBR: L x B x H = 4m x 2m x 2,8m Thời gian lưu nước trong suốt quá trình: [10 – 50 h] Xác định hàm lượng BOD5 trong nước thải đầu ra : Tổng BOD5 ra = BOD5 hòa tan + BOD5 của cặn lơ lửng Hàm lượng chất lơ lửng có khã năng phân hủy sinh học ở đầu ra : 20 x 0,65 = 13 (mg/l) Hàm lượng BOD của chất lơ lửng có khã năng phân hủy sinh học ở đầu: 13 mg/l x 1,42 mg O2 tiêu thụ/mg tế bào bị oxy hóa = 18,46 mg/l Lượng BOD20 bị chuyển thành cặn tăng lên 1.42 lần, tức là 1mg BOD20 tiêu thụ 1.42 mgO2 (theo TS. Trịnh Xuân Lai) Hàm lượng BOD5 của chất lơ lửng đầu : = 18,46 x 0,68 = 12,6 (mg/l) Hàm lượng BOD5 hòa tan trong nước thải đầu ra : = - = 20 – 12,6=7,4 mg/l Hiệu quả xử lý: Hiệu quả làm sạch theo BOD5 hòa tan: . Tỷ số F/M: = = = 0,143 ngày-1 [0,05-0,3] ngày-1 Tải trọng thể tích của bể phản ứng: = 0,5 kgBOD5/m3.ngày Tính toán lượng bùn hoạt tính sinh ra mỗi ngày : Tốc độ tăng trưởng của bùn Lượng bùn hoạt tính sinh ra do khử BOD theo VSS trong một ngày: kg/ngày Ta chọn: Y=0,4 g VSS/g bBOD Kd.T = k20 x (T-20)= 0,12 g/g.ngày (1,04)25-20 = 0,0146 g/g.ngày Bảng 5.11. hệ số động học bùn hoạt tính ở 20oC Hệ số Đơn vị Giới hạn Giá trị điển hình g VSS/g VSS.ngày 3-13,2 6 Ks g bCOD/m3 5-40 20 Y g VSS/g bCOD 0,3-0,5 0,4 kd g VSS/g VSS.ngày 0,06-0,2 0,12 fd Không thứ nguyên 0,08-,02 0,15 (Nguồn: [15]) Tổng lượng bùn sinh ra theo SS trong một ngày: kg/ngày Tổng lượng bùn dư cần xử lý mỗi ngày: Lượng bùn dư cần xử lý (Gd) = tổng lượng bùn – lượng cặn trôi qua khỏi bể = 4,79 – 20 x 60 x 10-3 = 3,59 kg/ngày. Thể tích cặn chiếm chỗ sau 1 ngày: m3/ngày. Chiều cao cặn lắng trong bể : Thể tích bùn phải xả một bể (để lại 20%): Vb = 0,8 x hb x F =0,8 x 0,022 x 4 x2 =0,14m3 Xét tỷ số: < 40% Xác định lượng không khí cần thiết cho một đơn nguyên: Lượng không khí cần thiết cung cấp cho mỗi bể theo điều kiện chuẩn của phản ứng ở 20oC OCo = Q x (So- S) - 1,42 x Px = (60 m3/ngày) x (167,04 - 7,4)g/m3(1kg/103g) -1,42 x (3,35kg/ngày)/2 = 4,8 kg/ngày Thời gian thổi khí của một bể : tối thiểu một nữa thời gian làm đầy nên thổi khí +1,5h = 3 h Tổng thời gian thổi khí một ngày của một bể: 3 h x 4 = 12 h Tỷ lệ chuyển hóa oxy trung bình: = 0,66kg/h Lượng oxy thực tế : 0,66 kg/h x 2 = 1,3 kg/h Ta chọn : Hệ số chuyển hóa oxy là 9% Không khí có 23,2% trọng lượng O2 Khối lượng riêng không khí là 1,2 kg/m3 Lượng không khí cần cung cấp: Mkk == 51,88 m3/h Kiểm tra lượng không khí cần thiết cho xáo trộn hoàn toàn một bể: q = == 1,8L/m3.phút trị số nằm ngoài khoảng cho phép: q = 20-40L/m3phút vậy ta chọn = 30L/m3.phút lượng không khí cần thiết cho quá trình: Mkk = 30l/m3phút20 m3= 600L/phút = 0,001m3/s Số lượng đĩa thổi khí cần lắp đặt trong bể SBR chọn đĩa phân phối khí dạng đĩa xốp đường kính 170 mm, diện tích bề mặt F = 0,02 m2 . lưu lượng riêng phân phối khí của đĩa thổi khí W = 150-200 l/ phút, chọn W = 150 N = = = 4 đĩa Vậy số đĩa thổi khí cần lắp đặt trong mỗi bể SBR là : 4 đĩa. Cách phân phối đĩa thổi khí trong bể : Khí từ đường ống dẫn chính phân phối ra 2 đường ống phụ (đặt dọc theo chiều dài bể ) để cung cấp cho mỗi bể SBR. Trên mỗi đường ống dẫn khí phụ lắt đặt 2 đầu ống thổi khí dạng đĩa cách nhau 2 m và cách thành bể 0,5 m. Khoảng cáh giữa 2 đường ống dẫn khí phụ đặt gần nhau là 1 m. Khoảng cách giữa 2 đường ống ngoài cùng đến thành bể là 0,5m. Tính tóa đường ống, bơm , khí , nước thải: Đường ống dẫn nước vào và ra khổi bể SBR: Vận tốc dòng trong ống có áp là v = 0,7–1,5 m/s, (nguồn:[8]). Chọn v=1,0 m/s. Đường kính ống dẫn nước : D ==0,029 (m). Vậy ống nước PVC có đường kính trong 30 mm Kiểm tra lại vận tốc trong ống: V=m/s à thỏa điều kiện. Tính toán bơm nước thải vào bể SBR: Lươu lượng mỗi bơm: Q=60 m3/ngày. Cột áp mỗi bơm : H = 10 m Công suất mỗi bơm : N = = = 0,08 kW. Đường ống dẫn bùn ra khỏi bể SBR: Thể tích bùn xả trong một ngày: VW= 0, 14 m3. Chọn xả bùn không liên tục, thời gian xả bùn cho mỗi chu kỳ là 5 phút . Lưu lượng bùn xả trong mỗi chu kỳ hoạt động: Chọn vận tốc bùn chảy trong ống v = 0,5m/s. Đường kính ống xả bùn : Chọn ống nhựa Inox loại đường kính trong 35mm Kiểm tra lại vận tốc bùn trong ống : Tính toán bơm bùn ra khỏi bể SBR. - lưu lượng bơm: QW=0,00052 m3/s. - chiều cao cột áp : H =10m. - công suất của bơm: Với : r: khối lượng riêng của bùn thải lấy bằng khối lượng riêng của bùn, r=1080kg/m3. h: hiệu suất hữu ích của bơm. Chọn h=0,8. Đường kính ống dẫn khí vào bể SBR: - đường ống chính : Đường kính ống dẫn khí chính (cung cấp cho 2 bể SBR) Dk = = =0,012 m. Với: vk: Vaän toác khí trong oáng daãn chính, vkhí=9m/s, (nguồn: [8]) Chọn oáng daãn khí chính laø oáng saét traùng keõm loaïi 75,(nguồn: [8]) chưa chọn Kieåm tra laïi vaän toác khí trong oáng: =7,8m/s - đường ống nhánh: Lượng không khí qua mỗi ống nhánh: qk = = 0,0005 m3/s Ñöôøng kính oáng nhaùnh daãn khí: dk = = 0,0084mm Với: vn: Vaän toác khí trong oáng nhaùnh vn=9m/s, (nguồn:[8]). Chọn oáng nhaùnh daãn khí laø oáng nhöïa STK, ñöôøng kính 49. Kiểm tra lại vận tốc khí trong ống: - tính toán máy thổi khí: Áp lực cần thiết của hệ thống phân phối khí: Hk = hd + hc + hf + H = 0,4 + 0,4 + 0,5 + 2,5 = 3,8 m. Với : hd: tổn thất áp lực qua ma sát doc chiều dài ống; hd 0,4 m; chọn hd = 0,4 m hc: tổn thất cục bộ ; hc 0,4 m, chọn hc = 0,4 m hf: tổn thất qua thiết bị phân phối khí; hf 0,5 m, chọn hf = 0,5 m H: chiều sâu hữu ích của bể SBR, H = 2,5 m Công suất máy thổi khí: Pk = = = 0,04 kW. Với: e : hiệu suất máy thổi khí; e = 0,7 - 0,8. Chọn e = 0,8 Gk: trọng lượng dòng khí Gk = Qk x = 0,001 x 1,3 = 0,0013 kg/s R : hằng số khí; R = 8,314 KJ/KmoloK (đối với không khí) T1: nhiệt độ không khí đầu vào à T1 = 25 + 273 = 298oK P1: áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào à P1 = 1 atm P2: áp suất tuyệt đối của không khí đầu ra P2 = 1 + = 1 + = 1,375 atm n : hệ số n n = = (K = 1,395) = 0,283